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PERFECTIONNEMENTS AUX SYSTEMES ELECTRIQUES POUR LA TRANSMISSION DE MESSAGES
La présente invention se rapporte à un système électrique pour la transmission de messages, et plus particulièrement à un système utilisant des ondes de fréquences porteuses. Un des buts de l'invention est d'accroïtre la flexibilité et l'efficacité de système de ce genre afin d'accroître la rangée des fréquences utilisées pour les signaux et de réduire le nombre et le coût des appareils néces- @ saires.
Un système établi suivant la présente invention permet la transmis- sion d'ondes couvrant une rangée beaucoup plus grande de fréquences que celle utili- sée jusqu'ici en pratique. Il est surtout adapté pour développer le plus possible , les caractéristiques d'une ligne de transmission dans laquelle un conducteur, ayant essentiellement la forme d'un cylindre creux, sert comme conducteur de retour à un conducteur intérieur concentrique séparé du précédent par un diélectrique convena-
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ble. Le brevet Américain No.1781124 du 11 Novembre 1930 décrit une ligne de ce genre. Une telle ligne peut transmettre avec une atténuation modérée des ondes ayant des fréquences de l'ordre de mégacycles.
Dans le système décrit, on utilise des ondes porteuses sur lesquel- les les signaux sont appliqués par modulations progressives successives. Une série de signaux sont d'abord appliqués sur un nombre correspondant d'ondes por- teuses, puis envoyés sur une ligne de transmission de la manière bien connue. En un certain point du système, ces ondes modulées sont appliquées en groupe à une deuxième onde porteuse de plus haute fréquence. D'autres groupes d'ondes modulées arrivant au même point à travers d'autres lignes de transmission peuvent semblable- ment être appliquées à la même onde porteuse ou à des ondes porteuses individuel- les. Les bandes de signaux à ondes porteuses obtenues de cette manière sont alors appliquées à une deuxième ligne dé transmission de préférence du type à conducteur coaxial.
Une ligne de transmission dans les deux sens peut être obtenue comme pré- cédemment soit en utilisant des rangées de fréquences différentes pour les deux di- rections ou des paires de conducteurs séparés.
L'atténuation par unité de longueur d'une ligne de transmission par- conducteur coaxial varie approximativement comme la racine carrée de la fréquence et inversement au diamètre intérieur du conducteur extérieur, Ces facteurs, avec la distance existant entre les répéteurs qui sont insérés en des intervalles dé- terminas dans la ligne de transmission, ainsi que l'atténuation possible entre les répéteurs sont cependant reliés l'un à l'autre d'une manière très flexible. En tenant compte de cette flexibilité, la dimension des conducteurs peut être réduite si la distance entre les répéteurs est moindre qu'une valeur standard donnée, et accrue si cette distance est plus grande, et elle peut être variée suivant la fré- quence maximum à transmettre.
Quand le système décrit est appliqué à une très vaste contrée, des problèmes très différents de construction et de trafic peuvent se présenter. Un des faits de l'invention se rapporte à l'emploi de conducteurs coaxiaux de diffé- rentes dimensions, propres à satisfaire à ces différentes conditions. Si un grand nombre de circuits sont requis en pleine campagne, un conducteur coaxial de 50 à 75 mms. de diamètre extérieur peut être satisfaisant.
Si certaines conditions, telles que des rues de villes ou d'autres difficultés de terrain, rendant l'emploi
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de conducteurs aussi importants impraticable, il peut être plus économique d'utili- ser une ou plusieurs paires de conducteurs coaxiaux de faibles diamètres, renfer- més dans une enveloppe en plomb, de manière à constituer un câble flexible, tel que celui décrit dans le brevet Américain de Mr.H.W. Dudley déposé le 8 Octobre 1930 sous le numéro 487.153. Ainsi qu'il est noté ci-dessus, les petits conducteurs transmettent le spectre entier de fréquences utilisé dans un grand conducteur, quoi qu'une atténuation beaucoup plus grande se produise et qu'un espacei.ient plus res- treint des répéteurs soit requis.
Sous ces conditions il est préférable d'utili- ser plusieurs circuits à petit conducteur coaxial dans un câble, transmettant chacm seulement une partie du spectre des fréquences. Cela exige que la rangée de fré- quences soit divisée par des appareils convenables au terminus du grand conduc- teur, de sorte que la transmission à travers les petits conducteurs devient essen- tiellement un système à courants porteurs sur câble.
A titre d'exemple, supposons que l'on désire réaliser dans un dis- trict urbain tel que New-York un système à mille chemins ou circuits. Une paire coaxiale avec un tube de 80 mms. comme conducteur extérieur sert dans les dis- tricts ruraux à transmettre la bande de fréquences de quatre et demi millions de cycles, qui peut être requise. Cependant dans la région métropolitaine, des dif- ficultés considérables peuvent se présenter pour placer un conducteur large et in- flexible à travers le réseau souterrain de lignes, des tuyaux, canalisations et autres constructions de trouvant en-dessous des rues de la ville. Une paire coa- xiale flexible de 13 mms de diamètre, placée dans une enveloppe en plomb, est beaucoup plus pratique.
Cela transmettra la bande entière de fréquences produi- sant pour la fréquence la plus haute une atténuation d'environ six décibels par @ mile. Un tel conducteur peut servir pour atteindre la première station répétitri- ce en dehors de New-York, laquelle peut se trouver à une distance d'environ 15 Kms, assez loin pour que la dépende d'installation d'une ligne sous grand tube, sous l'Hudson River et sous les districts à population très dense, soit évitée.
Il sem- ble plus économique de prévoir la ligne avec tube de 80 mms se terminant en quel- que point suburbain, et des appareils réduisant la bande de quatre et demi million de cycles en trente trois bandes séparées ayant chacune une fréquence maximum d' environ 140 Kilocycles., un câble contenant trente trois paires coaxiales de 6 à
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7 mms, de diamètre s'étendant de la à New-York. Un câble à multiconducteurs de type convenable est décrit dans le brevet de Mr.H.W. Dudley.
Dans plusieurs cas, comme par exemple si une ville placée sur la route de la ligne de transmission à grand conducteur doit être connectée dans le système, le nombre de chemins requis pour le branchement ne sera pas suffisant pour justifier l'installation d'un grand conducteur et ses équipements modulateurs et démodulateurs. Si un tel cas se présente, on peut utiliser un câble à multi- conducteurs, ainsi qu'il a été décrit. De même il peut être préférable d'enfermer une ou plusieurs paires coaxiales dans ùn câble contenant aussi un certain nombre de paires à fréquences phoniques.
Un cas ordinaire pour lequel un système de.transmission à conduc- teurs coaxiaux se recommande spécialement, se présente quand les stations répéti- trices existantes ne sont pas également espacées. Avec les systèmes utilisés jus- qu'ici, cette condition résultait du fait que l'atténuation entre des répéteurs était inférieur ou supérieur à la valeur standard trouvée la plus satisfaisante pour le système. Cependant la ligne à conducteur coaxial peut être proportionné de sorte que l'atténuation voulue est obtenue dans chaque section répétitrice.
Une autre caractéristique de la ligne de transmission à conducteur coaxial s'adapte particulièrement à l'emploi du système décrit. Ainsi que cela a été exposé dans le brevet de Mr. E.L. Green déposé aux Etats-Unis d'Amérique le 30 Janvier 1930 sous le numéro 424.677, l'impédance caractéristique des sections prolongées d'une ligne à conducteur coaxial est déterminée par le rapport des dia- mètres de leurs conducteurs. Dès lors deux lignes de diamètres différents peuvent être réunies directement. sans occasionner une irrégularité d'impédance sérieuse (qui provoquerait un phénomène de réflexion indésirable) pourvu que le même rapport des diamètres soit maintenu.
Un des buts de l'invention est d'adapter les conducteurs d'une ligne de transmission à conducteur coaxial à l'espacement irrégulier des répéteurs Un autre but, plus particulier, de l'invention est d'obtenir une proportionnalité maximum des conducteurs comprenant une section répétitrice où certaines longueurs des dits conducteurs sont de diamètre déterminé.
L'immunité inhérente d'un circuit à conducteur coaxial, à l'inter-
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férence extérieure, est une autre considération qui intervient dans l'emploi de 1' invention. Le niveau des signaux transmis sur un tel conducteur peut tomber à une valeur basse non usuelle, et si basse en fait que les perturbations moléculaires se produisant dans les tubes à vide ou autres éléments répéteurs, ainsi que l'agita- tion thermique dans le conducteur, deviennent des facteurs limites en plusieurs cas.
A cause de la distribution concentrique des conducteurs entre-eux, les champs élec- trostatiques et magnétiques créés par les signaux sur la ligne sont confinés à l'es- pace annulaire qui existe entre les conducteurs, et plus spécialement pour les plus hautes fréquences. Ces deux caractéristiques tendent à rendre le cross-talk ou mêla: ge inductif, entre les paires coaxi&les adjacentes, faible.
D'autres buts et faits de l'invention sont mieux compris de la des- cription suivante basée sur les dessins ci-joints. Surceux-ci: la figure 1 donne une vue schématique des appareils et circuits terminus utilisés dans l'une des formes de réalisation de l'invention; la fig.2 montre schématiquement un système de trans- mission téléphonique; la fig.3 se rapporte à la sensibilité au cross-talk de divers types de lignes de transmission; et la fig.4 montre en détail un élément du système de la figure 2.
La fig.l représente le schéma d'une station terminus. On peut voir 'la manière suivant laquelle la modulation et la démodulation successive a lieu dans le but d'effectuer une transmission des signaux dans les deux sens entre une ligne commune 20 à conducteur coaxial et une multiplicité de lignes téléphoniques ordinai- res 1, Le groupe d'appareils désignés 40 comprend une série de modulateurs pour che- min 4 qui transfèrent les signaux téléphoniques venant des lignes 1 vers des positions dans la bande'de fréquences intermédiaires des ondes modulées appliquées aux conduc- teurs 42. Il comprend aussi une série de démodulateurs 5 qui réduisent les bandes de fréquences intermédiaires des ondes modulées venant des conducteurs 43, à leurs basses .fréquences originales pour leur application aux lignes téléphoniques 1.
En 50 se trouve un groupe d'appareils servant à transférer la série des bandes d'ondes simple- ment modulées, fournies par les divers groupes 40, vers leurs positions respectives dans une bande encore'plus grande et plus haute appliquée à la ligne 20. Un modu- lateur 44 est prévu pour chacun des groupes 40. De même une série de démodulateurs de groupe 45 sont inclus, chacun desquels effectue l'étape préliminaire de démodula-
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tion d'une partie de la bande des ondes arrivant à travers la ligne 20. Le circuit de départ de chacun de ces démodulateurs est appliqué à son appareil associé 40 pour d'autres démodulations et l'application éventuelle aux lignes téléphoniques 1.
Les circuits modulateurs et démodulateurs 40 peuvent être du type uti- lisé ordinairement pour des transmissions par ondes porteuses. A titre d'exemple, trois chemins à fréquehces téléphoniques sont indiqués dans chaque groupe, bien qu' un plus grand nombre puisse être employé en pratique. Chacune des lignes téléphoni- ques 1 est pourvue d'une bobine hybride 2 qui séparé les ondes téléphoniques de sig- nalisation de départ et d'arrivée. Les réseaux 3 équilibrent les lignes. Des sig- naux venant du circuit téléphonique d'abonné passent à travers les enroulements de départ 38 de la bobine hybride vers le modulateur 4.
Ce dernier est de préférence du type dahs lequel l'onde porteuse est supprimée, ainsi qu'il est décrit dans le brevet Américain 1.343.306 déposé le 15 Juin 1920 au nom de Mr.J.R. Carson. Dans chaque chemin, une bande latérale est supprimée par les filtres passes-bandes 8,18,28, res- pectifs. Les bandes de signaux fournies par ces filtres sont appliquées aux con- ducteurs collecteurs 38 et passent à travers l'amplificateur 46, puis les conducteurs 42 vers le modulateur du deuxième étape ou modulateur de groupe, vers l'appareil 50.
, Les fréquences des ondes porteuses produites par les divers générateurs à hautes fré- quences 6,16 et 26 et appliquées aux modulateurs 4 peuvent différer l'une de l'autre par un peu plus que la largeur de la bande de signaux à transmettre. La séparation nécessaire dépendra du type de filtre utilisé. Le brevet Américain 1,227,113 du 22 liai 1917 accordé à Mr. C.A. Campbell décrit un filtre convenable. Les fréquences des bandes les plus hautes produites par les modulateurs 4 peuvent être de l'ordre de cinq cent mille cycles par secondes, et celles des bandes les plus basses, de cin- quante mille cycles. Ces chiffres sont cependant purement arbitraires et peuvent varier en concordance avec le nombre de chemins qu'il faut prévoir, le nombre et les caractéristiques des lignes convenables, et d'autres facteurs.
Les appareils récepteurs de chaque groupe 40 comprennent une série de filtres passes-bandes 9,19,29 connectés aux conducteurs distributeurs 39 pour séparer les chemins à ondes porteuses comprenant la bande des signaux appliqués aux dits con- ducteurs par l'amplificateur 47 et les conducteurs 43. En.série avec chacun de ces filtres se trouve un démodulateur 5 auquel est connecté les,générateurs individuels
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à hautes fréquences 7,17,27.
Les démodulateurs et les générateurs à hautes fréquen- ces peuvent être du type décrit dans le brevet Carson ou dans quelques autres types d'appareils. convenables. La fréquence de l'onde porteuse fournie à chaque démodula- teur par son générateur associé à haute fréquence est telle que la démodulation fi- nale des ondes appliquées est obtenue. Les signaux résultante à gréquences auditi- ves passent vers les enroulements d'entrée des bobines hybrides 2, puis de là vers les lignes d'abonnés 1.
Les circuits démodulateurs et modulateurs de groupes, indiqués en 50, sont semblables aux circuits 40, excepté qu'ici une multiplicité de groupes de che- mins pour ondes porteuses sonttransférés par un deuxième procédé de modulation vers des positions dans une bande encore plus grande d'ondes modulées, et inversement, une large bande d'ondes reçues modulées est séparée en une multiplicité de groupes dont chacun est ensuite réduit par démodulation à la rangée de fréquences du simple sys- tème par ondes porteuses modulées. Comme montré fig,l une transmission dans les deux sens à travers une simple paire de conducteurs peut avoir lieu. Différentes rangées de fréquences sont utilisées pour effectuer la séparation des signaux passant en di- rections opposées.
Si une fréquence de l'ordre de cinq millions de cycles par second de est choisie comme la plus haute fréquence, le filtre passe-bande d'envoi 15 peut transmettre une bande s'étendant de trois mille à cinq mille*kilocycles par seconde, et le filtre passe-bande récepteur 25 peut transmettre une bande de cinq cents à deux mille cinq cents Kilocycles par seconde. Si deux ou plusieurs lignes de trans- mission sont possibles entre des points, il est préférable d'utiliser des lignes sépa rées pour chaque direction de transmission.
Des signaux des appareils dans chaque groupe 40 sont appliqués aux modu- lateurs 44. Les générateurs 11,21,31 etc.. fournissant des ondes porteuses dont les fréquences s'étendent dans la rangée de trois mille à cinq mille Kilocycles par se- conde et différent l'une de l'autre de l'ordre de la largeur de la bande du groupe.
Les ondes doublement modulées passent alors respectivement à travers des filtres de bandes 13,23,33, etc..... vers les conducteurs collecteurs 10. Elles sont ensuite transmises comme une bande à travers un amplificateur commun 48 et le filtre 15 vers la ligne de transmission 20.
Les signaux arrivant de la ligne de transmission 20 sont séparés des on-
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des de départ par un filtre passe-bande 25 pour ondes reçues. Ces signaux passent ensuite à travers l'amplificateur 49 pour être appliqués aux barres collectrices 30.
Des filtres 14,24,34, etc... divisent la bande reçue de signaux en un certain nombre de groupes de chemins. Chaque groupe d'ondes est alors appliqué à un démodulateur 45 connecté aux sources respectives d'ondes porteuses 12,22,32, etc... Les fréquen- ces des ondes porteuses produites sont ajustées pour réduire les divers groupes de chemins en'rapport avec la rangée pour laquelle les circuits 40 sont adaptés. Ces ondes se trouveront donc, dans le cas envisagé, entre cinq cents et deux mille cinq cents Kilocycles par seconde.
Des stations terminus, placées en d'autres points du système auquel le conducteur 20 est connecté, peuvent être établies suivant les principes exposés pour la station décrite. Bien que les équipements 40 et 50 puissent se trouver très près l'un de l'autre, ainsi qu'il est montré, ces équipements peuvent cependant être pré- vus en des points très distants, une ligne de transmission pour ondes phrteuses pou- vant connecter ces points. De plus des appareils semblables à ceux des stations ter- minus peuvent être connectés au conducteur 20 en des points intermédiaires pour pré- voir une connexion avec d'autres points du système.
La ligne de transmission 20 comprend une enveloppe cylindrique exté- rieure 35, de préférence en cuivre, et une enveloppe intérieure 36, aussi de préfé- rence en cuivre. Ces enveloppes sont maintenues en relation concentrique au moyen' de pièces isolantes d'espacement 37. Ces dernières sont faites d'une matière di- électrique convenable présentant de faibles angles de perte et une basse constante diélectrique, de manière qu'une dérivation minimum entre les conducteurs soit in- troduite. Comme dans certains cas il est désirable de connecter un certain nombre de groupes de modulateurs d'étage primaire à un modulateur distant d'étage secondaire, il peut être avantageux d'utiliser un câble à conducteurs multiples tel que celui montré en 79 figure 4.
Celui-ci comprend un certain nombre de conducteurs coaxiaux, arrangés en un groupe recouvert d'une enveloppe en plomb 78. Les conducteurs coa- xiaux individuels sont désignés sur la même base que le conducteur 20 de la fig.l.
Le conducteur central de chaque paire peut être du type tubulaire ou plein. Des piè ces isolantes d'espacement 77, en porcelaine, en caoutchouc durci, en verre ou en te toute autre matière convenable sont prévues en des intervalles suffisantes, le long
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du conducteur central. Un câble à conducteurs multiples de ce genre est décrit plus en détail dans le brevet Américain 487.153 déposé le 8 Octobre 1930 par Mr.H.W.Dudley,
Le type de ligne à conducteurs coaxiaux, tel que décrit ci-dessus, présen te certaines caractéristiques qui peuvent être avantageusement utilisées dans la pré- sente invention.
La relation entre l'atténuation et la fréquence d'une ligne à con- ducteurs coaxiaux, pour les hautes fréquences, est donnée approximativement par l'é- quation suivante:
EMI9.1
dans laquelle R,G,C et L représentent respectivement la résistance, la/conductance shunt, la capacité et l'inductance par unité de longueur. Les facteurs R, C et L peuvent être déterminés par les formules approximatives suivantes, G étant supposa égal à zéro:
EMI9.2
ou b est le diamètre extérieur du conducteur interieur,c le diamètre intérieur du conducteur extérieur, f la fréquence supposée être, dans le but de faciliter les cal- culs, la plus haute fréquence de la bande transmise, et ko, k1, k2 des constantes nu- mériques.
L'atténuation peut donc s'exprimer en fonction du diamètre et de la fré- quence comme suit!
EMI9.3
or puisque le rapport de c à b est de préférence maintenu constant,
EMI9.4
En d'autres termes, l'atténuation par unité de longueur de ligne est pro- portionnelleà la racine carrée de la fréquence et aux diamètres des conducteurs.
Dans la rangée des fréquences utilisées à titre d'exemple, les dimensions des conduc- teurs peuvent être réduites si on le désire sans occasionner beaucoup plus qu'un chan- gement proportionnel dans l'atténuation.
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Une autre caractéristique des conducteurs coaxiaux peut aussi être uti- lisée avec avantage. L'impédance caractéristique d'une telle ligne est donnée par l'expression approximative
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Les valeurs de L et C des quations (3) et (4) sont seulement fonction du rapport des diamètres des conducteurs intérieurest extérieur. L'expression pour l'impédance caractéristique peut être réduite à
EMI10.2
qui est une fonction seulement du rapport des diamètres. Une analyse plus détail- lée et plus précise est exposée dans le brevet Américain 424.677 déposé le 3 Jan- vier 1930 par Mr.E.I. Green. Comme décrit en ce brevet, cette caractéristique per- met de faire des changements dans le diamètre de la ligne coaxiale, sans occasion- ner des phénomènes de réflexion, pourvu que le même rapport des diamètres, inté- rieur et extérieur, soit maintenu.
Sur la fig.2 est montré schématiquement un système pour interconnecter des centres distants et des points intermédiaires de distribution. Des paires de conducteurs coaxiaux, de différents diamètres respectifs, sont indiquées comme con- nectées en tandem, de manière à produire une atténuation de la valeur requise entre des répéteurs, et en même temps pour faire correspondre la structure physique du conducteur aux différente genres de terrains qui peuvent être rencontrée.
En 51 est indiqué un district urbain à une des extrémités du système.
Le poste téléphonique d'abonné 1 représente les milliers d'abonnés qui peuvent être reliés aux bureaux centraux du district. Une région suburbaine est indiquée en 52 Ici un certain nombre de chemins ordinaires à fréquences porteuses et un chemin re- présentatif de district voisin sont montrés comme connectés à un deuxième étage de modulation pour transmettre à une simple ligne à conducteur coaxial. Une ligne tri- butaire entre,au point distant 54 pour relier les districts 53 et 54 au système.
Le premier de ces districts 53 n'exige pas un nombre suffisant de chemins pour jus- tifier l'installation d'un équipement modulateur de groupes. Il est donc connecté au district plus peuplé 55, où les facilités modulatrices nécessaires sont déjà uti- lisées. En un point suivant sur la ligne, un certain nombre de chemins à hautes
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fréquences sont dirigés à travers le conducteur 93 pour transmettre vers d'autres villes. Dans le district terminus 56 est placé un premier étage d'appareils démodu lateurs 58. Différents chemins sont ensuite entièrement démodulés en ce point.
D'autres chemins peuvent transmettre comme un système par courants porteurs pour finalement démoduler les courants en 57 et éventuellement les envoyer à un système 100 de bureaux téléphoniques ordinaires.
Dans le but de faciliter la description, un système unidirectionnel est représenté. Toutefois il est évident qu'un système parallèle de retour peut être prévu, ou que si on le désire la rangée de fréquences peut être divisée afin de sé- parer la transmissinn dans les deux directions ainsi qu'il est montré fig.l. Dans ce dernier cas des répéteurs, agissant dans les deux sens at bien connus en télé- phonie, peuvent être utilisés.
Considérant de nouveau la figure 2, il est montré dans le district ur- bain 51 un certain nombre de modulateurs 61 du premier étage de modulation, préfé- rablement du type montré fig.l et arrangés pour être connecter au système télépho- nique de ce district. Après que des signaux sont appliqués sur des ondes porteuses, ils passent à travers des amplificateurs de départ respectifs 62 vers les lignes de transmission 63 qui les conduisent vers les amplificateurs d'entrée 64 du district suburbain52 . Des câbles séparés peuvent être utilisés pour les lignes 53, ou un câble à multiples conducteurs, tel que celui montré fig.4, peut être employé. Les bureaux téléphoniques du district 52 sont connectés au modulateur 66 du premier éta ge.
Les ondes porteuses modulées de ce dernier, avec celles reçues des lignes 63 sont appliquées au modulateur 65 du deuxième étage qui est de préférence du type @ montré fig.l. la large bande résultante d'ondes de signalisation passe alors à travers l'amplificateur 70 et est appliquée à une paire de conducteurs coaxiaux 81.
Entre l'amplificateur 70 et le premier amplificateur ou répéteur 71 il est indiqué un changement dans le diamètre des conducteurs. La première section 81 est de faible diamètre. Elle peut être formée d'une paire flexible de conducteurs recouverte de plomb et adaptée pour être installée dans les conduits du système té- léphonique local. A la sortie du district où de faibles difficultés sont rencon- trées pour le placement d'un conducteur rigide de grand diamètre, la section 81 est connectée à..une autre paire de conducteurs coaxiaux, tels par exemple que ceux in-
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diqués fig.l.
Bien que les diamètres des conducteurs extérieurs puissent passer d' une fraction d'inch (25 mms 4) dans la section 81 à plusieurs inchs dans la section 82,m le même rapport du diamètre intérieur du conducteur extérieur au diamètre ex- térieur du' conducteur central doit être de préférence maintenu. Avec un diamètre donné du conducteur extérieur, un minimum d'atténuation peut être obtenu quand ce r rapport est approximativement 3. 6. Cependant le chiffre maximum varie avec la fré- quence maximum transmise et avec les diamètres absolus des conducteurs. Semblable- ment quand on approche des répéteurs 71, il peut être désirable d'utiliser une sec- tion 83 de diamètre réduit.
L'immunité qu'offrent les conducteurs coaxiaux aux variations des con- ditions atmosphériques, et aux interférences des champs électriques extérieurs peut être utilisée avec succès. La conductance shunt des lignes en circuit ouvert varie . entre de larges limites à mesure que les conditions atmosphériques changent l'effi- cacité de l'isolant entre les conducteurs. Il en résulte que les appareils associés avec les répéteurs pour limiter le niveau des signaux reçus et pour contrôler le gain des répéteurs doivent opérer à travers une large rangée correspondante, et l'ef ficacité totale du répéteur peut être réalisée seulement sous des conditions maxima., Le niveau de bruit dans une ligne en circuit ouvert, dû aux perturbations atmesphé- riques, est aussi considérable et plus important au point de vue de l'efficacité d' opération.
Un haut rapport du niveau de signalisation au niveau de bruit peut être maintenu', ce qui ne serait pas le cas autrement. La figure 3, comparant les effets de cross-talk en circuits ouverts, en circuits ordinaires par câbles, et en circuits à conducteurs coaxiaux, montre comment effectivement ces derniers circuits sont pro- tégés des interférences. Le cross-talk dans le cas des deux premiers genres de cir- cuits s'accroît fortement avec l'élévation de la fréquence. Dans le conducteur coa- xial, il décroît et même pour quinze mille cycles par seconde:: il est si petit qu'il peut être négligé. Il est de moindre importance que le bruit inhérent dans les élé- ments amplificateurs des répéteurs et les bruits de résistance dans les conducteurs.
Avec le niveau réduit auquel les cignaux peuvent être atténués, et dé- terminé par un niveau de bruit fixé relativement au lieu de l'être par un niveau variant largement tel qu'il se produit dans les systèmes en circuits ouverts, il est possible d'utiliser d'une manière plus précise le gain total du répéteur à tout mo-
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ment. Les conducteurs eux-mêmes peuvent être proportionnés de manière que les signaux soient atténués entre les répéteurs à cette limite, la nécessité d'atténu- er les chemins étant dans certains cas éliminée et les conditions des appareils con- trôlant le gain fortement réduites.
Ainsi qu'il a été établi précédemment, des répéteurs peuvent être installés dans une ligne à conducteurs coaxiaux en des intervalles de peut-être
80 Kms, 11 serait désirable, dans un but d'uniformité et d'économie, que chaque section répétitrice soit identique à chaque autre en longeur, en diamètre; en atté- nuation, etc..., les appareils prévus dans chaque section fonctionnant à leurs plus grandes capacités. On doit cependant envisager une autre considération, c'est-à- dire qu'il est préférable que les répéteurs soient logés aux bureaux répéteurs té- léphoniques existants dans les villes où une surveillance est possible par des per- sonnes expertes, et où le répétéur peut être associé ou combiné avec les modula- teurs et démodulateurs locaux, ou autres appareils analogues.
Entre certains points tels que 72 et 73 fig.2, un espacement standard pour répéteur de peut-être
80 Kms, peut être obtenu. A un autrs point situé à 80 Kms. il n'y a peut-être au- cune station répétitrice téléphonique et il est nécessaire que le répéteur 72 soit placé seulement à 50 Kms. du répéteur précédent 71. Il peut aussi être nécessaire de transmettre à 130 Kms. entre des points répéteurs comme dans le cas de la sec- tion 88 entre les répéteurs 74 et 75. Ces espacements inégaux entre les stations répétitrices fonderaient, si un conducteur uniforme était utilisé, à provoquer de .grandes différences dans le niveau des signaux arrivant aux divers répéteurs.
'Ces différences en niveau peuvent être corrigées en pratique ordi- naire en insérant des chemins d'atténuation, par exemple en un point précédentus- tement le répéteur 72 au terminus de la courte section répétitrice 84, et cela a- fin de réduire à un niveau d'arrivée standard les signaux appliqués à l'amplifica- teur. Dans la longuesection répétitrice 88, un répéteur standard de plus grande , puissance'peut être utilisé en 74. Dans les deux cas un contrôle du gain automati-, que peut être utilisé en conjonction avec chaque répéteur, avec ou sans le chemin atténuateur mentionné, afin de maintenir à un degré convenable le niveau d'entrée à chaque répéteur.
L'emploi de chemins d'atténuation, qui a été de pratique ordi- naire dans le cas de lignes en circuits ouverts, est à un certain point de vue une perte d'énergie. D'autre part l'efficacité de transmission de la ligne est plus
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grande que nécessaire et une plus grande atténuation peut être tolérée.
En concordance avec la présente invention, les proportions des conducteurs concentriques varient pour compenser la dissymétrie dans les sections répétitrices. L'équation (6) montre que pour un rapport donné entre le diamètre intérieur du conducteur extérieur et le diamètre extérieur du conducteur central, 1' atténuation de la ligne coaxiale varie directement avec la dimension du conducteur extérieur. Etant donné deux points quelconques entre lesquels une atténuation prédéterminée est permise, un conducteur coaxial d'un tel diamètre peut être choisi afin qu'il introduise juste l'atténuation voulue. Entre des points répéteurs il y a par exemple une valeur maximum pour l'atténuation totale déterminée principalement par le coût et la consommation d'énergie des répéteurs.
On a trouvé que cinune quant@@nq décibels était le maximum une L'élimination des chemins d' atténuation n'est pas le seul avantage résultant du fait que l'on proportionne les conducteurs à l'atténuation permise entre les points qu'il faut connecter. L'économie de la matière conductrice effectuée en réduisant les diamètres, o un rapport plus élevé d'atténuation peut être toléré, est de signification beaucoup plus grande. Cela est appréciable quand le coût des conducteurs est approximativement les trois quarts du coût du système.
On a vu que les diamètres des conducteurs peuvent changer à volonté pourvu que le même rapport entre ces diamètres soit maintenu. Une section 86 du conducteur entre les points répéteurs 73 et 74 par exemple peut être de diamètre limité, la section suivante 87 étant de grand diamètre. Même dans ce cas le diamètre du conducteur 87 peut être choisi de manière que l'atténuation permise totale entre les répéteurs 73 et 74 soit justement obtenue. Semblablement, le conducteur 82 n'a pas besoin d'être plus gros que nécessaire pour que l'atténuation totale dans les sections 81, 82 et 83 soit justement égale à la valeur permise.
Pour la section répétitrice 84 de 50 Kms., le diamètre du conducteur extérieur peut être réduit à 75 mms, la dimension utilisée dans la section 85 de 80 Kms peut être réduit aux trois cinquièmes de cette valeur ou environ 50 mms. Le conducteur central est réduit en proportion. Semblablement dans la section de 130 kms. un conducteur extérieur d'environ.7$5 mms de diamètre au lieu de 75 mms. peut être utilisé..
Bien que la longueur de la section répétitrice soit un facteur important dans la détermination du diamètre des conducteurs, la rangée transmise de
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fréquences n'est pas réduite. Ainsi que l'équation (6) le montre, l'atténuation varie approximativement avec la racine carrée de la fréquence. Pour cette raison, c'est l'atténuation de la plus haute fréquence transmise qui est envisagée. Si les bandes supérieures de fréquences sont supprimées comme par la ligne dérivée 93, la section suivante 88 peut être désignés par rapport à la nouvelle fréquence supé- rieure. La relation entre les divers facteurs entrant dans un système particulier est montrée ci-après pour la forme tubulaire. Dans la première colonne sont indi- qués en inches (25.4 mms) les diamètres intérieurs des conducteurs extérieurs.
Dans la deuxième colonne sont mentionnés les nombres de miles (1609.5 ms) entre les ré- péteurs. Dans la troisième colonne sont les fréquences transmises en Kilocycles par seconde. Dans la quatrième colonne sont marqués les nombres de chemins prévus agis. sant dans un seul sens.
EMI15.1
<tb>
Diamètres <SEP> des <SEP> Espacement <SEP> de <SEP> Fréquences <SEP> Nombre <SEP> de
<tb>
<tb>
<tb> conducteurs <SEP> répéteurs <SEP> Maxima <SEP> chemins
<tb>
<tb> extérieurs.
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
3 <SEP> in. <SEP> 100 <SEP> mi <SEP> 1100 <SEP> kc/s <SEP> 250
<tb>
<tb>
<tb> 3 <SEP> " <SEP> 50 <SEP> " <SEP> 4500 <SEP> " <SEP> 900
<tb>
<tb>
<tb> 2 <SEP> " <SEP> 100 <SEP> " <SEP> 450 <SEP> " <SEP> 110
<tb>
<tb>
<tb> 2 <SEP> " <SEP> 50 <SEP> " <SEP> 1700 <SEP> " <SEP> 340
<tb>
<tb>
<tb> 2 <SEP> " <SEP> 25 <SEP> " <SEP> 7300 <SEP> " <SEP> 1450
<tb>
<tb>
<tb> 1 <SEP> " <SEP> 50 <SEP> " <SEP> 500 <SEP> " <SEP> 120
<tb>
<tb>
<tb> 1 <SEP> " <SEP> 25 <SEP> " <SEP> 2000 <SEP> " <SEP> 400
<tb>
<tb>
<tb> 1/2 <SEP> " <SEP> 25 <SEP> " <SEP> 500 <SEP> " <SEP> 120
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 1/4 <SEP> " <SEP> 25 <SEP> " <SEP> 140 <SEP> " <SEP> 30
<tb>
Immédiatement après le répéteur 73 en circuit, se trouve une ligne de transmission tributaire 108.
Cette dernière transmet des signaux provenant du modulateur 105 de deuxième étage, qui à son tour est alimenté par un modulateur lo- cal 103 de premier étage et un modulateur semblable 101 placé dans le district voi- sin 53. Les signaux ainsi transmis à la ligne principale occupent une bande de fréquences supérieure à la fréquence la plus haute des signaux transmis par l'ampli- ficateur 73, ou une bande qui a été laissée vacante pour eux ou qui a été primiti- vement réservée. Le filtre passe-bande 106 laisse passer seulement ces bandes. Une ligne 93 est justement branchée sur la ligne principale avant que la station répé- titrice voisine 74 soit atteinte. Le filtre 91 s'oppose à tous les courants excep- tés ceux choisis pour ce branchement.
En 94 est représentée une section courte de faible diamètre, comme ceia peut être le cas dans la traversée d'une rivière ou d' une rue d'une ville qui se trouve sur le chemin de la ligne de transmission.
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Considérant à nouveau la ligne principale, on peut voir à l'extré- mité de la longue section 88 un amplificateur 75 et un démodulateur 58 de premier étage. Différents groupes de chemins peuvent immédiatement après être entièrement ; démodulés dans les appareils 59, et les fréquences téléphoniques résultantes sont transmises au système local. Un autre groupe peut être transmis sous fréquences porteuses à travers la ligne 60 vers le démodulateur 57 pour une connexion éven- tuelle avec le bureau téléphonique 100.
On doit remarquer que les valeurs particulières données ici, ainsi que les fréquences mentionnées, le sont à titre d'exemple. Les principes exposés pour la proportionnalité des conducteurs peuvent s'appliquer à des systèmes à con- ducteurs coaxiaux généralement avec la faible restriction quant aux diamètres, aux fréquences, à l'espacement des répéteurs, et au type particulier de ligne choisie, s'il y aune simple paire coaxiale, un câble à conducteurs multiples, ou autres arrangements équivalents.
REVENDICATIONS.
1 - Dans un système électrique de transmission de messages, une ligne de transmission comprend une série de sections présentant différentes con- stantes d'atténuation et des amplificateurs placés en une série de points de la ligne, les constantes d'atténuation des dites sections étant en rapport avec les longueurs de ces sections et la fréquence maximum devant être transmise entre les amplificateurs successifs, de manière que l'atténuation de la ligne entre les dits amplificateurs est pratiquement la même.
2- Dans un système électrique de signalisation, une ligne de transmission comprend un chemin à conducteur central et un chemin de retour formé par un tube cylindrique extérieur, ces chemins étant coaxiaux entre-eux et isolés l'un de l'autre, des amplificateurs étant prévus en des intervalles irréguliers sur la dite ligne, mais l'atténuation entre les amplificateurs successifs restant la même et comprend pratiquement seulement l'atténuation due à la dite ligne de transmission.
**ATTENTION** fin du champ DESC peut contenir debut de CLMS **.